§ Сталь

Сталь – это сплав с содержанием углерода до 2%. В зависимости от химического состава сталь делится на легированную и углеродистую.

Структура и механические свойства углеродистой стали, определяется содержанием в ней углерода, т.к. влияние других элементов при малом процентном содержании очень незначительно. Практически в углеродистых стаях для отливок содержание углерода не превышает 0,6% и потому структура таких сталей состоит из феррита и перлита. При увеличении содержания углерода повышается прочность, и снижается пластичность стали. Это связано с уменьшением в её структуре феррита и увеличением перлита. Большое влияние на механические свойства стали оказывает характер термической обработки.

При конструировании литых деталей из стали необходимо учитывать изменение механических свойств металла при переходе от одного сечения к другому (не так резко как у чугуна).

Изменение механических свойств стали с 0,27% «С».

Диаметр заготовки, мм.	в, кг/мм2	, %
25	54,0	25
50	52,5	22
70	50	21

Низкоуглеродистая сталь – до 0,25% «С»

Среднеуглеродистая сталь – от 0,25 до 0,6% «С»,

Высокоуглеродистая сталь – от 0,6 до 2,0% «С».

Легированной называется сталь с содержанием легирующих элементов:

Низколегированная < 2.5% легирующих элементов,

Среднелегированная – от 2,5 до 10% (в сумме)

Высоколегированная > 10% (в сумме).

• В стали Mn считается легирующим элементом, если его больше 1%, а Si – если его больше 0,8%.

Основным преимуществом низколегированной стали являются более высокие, чем у углеродистых, значения предела прочности при тех же пластических свойствах (особенно после закалки и отпуска). Увеличение предела текучести даёт возможность принимать более высокие допускаемые напряжения, т.е. уменьшить расход металла.

Большинство низколегированных сталей обеспечивают одинаковую структуру и равномерные механические свойства по всему поперечному сечению отливки.

Среднелегированные стали отличаются от углеродистых не только повышенными прочностными свойствами, но и лучшими физическими и химическими свойствами.

Высоколегированные стали имеют специальное назначение (нержавеющие, жаропрочные, кислотостойкие, окалиностойкие, износостойкие и др.).

Химический состав углеродистых сталей.

15Л 0,12-0,2% С 0,35-0,65% Mn 0.17-0.37% Si

- начиная с Л25 у всех

у всех марок

55Л 0,52-0,6% С 0,5-0,8% Mn

Плотность стали 7,65-7,85 г/см³

Температура плавления 0,3% «С» - 1510С

0,8% «С» - 1485С

1,6% «С» - 1420С.

Литейная усадка отливок из углеродистых сталей: мелких 1,8-2,2%, средних 1,6-2,0%, крупных 1,4-1,8%.

Свободная же усадка несколько выше

Стальная отливка	Линейная усадка при литье в песок (%)
Мягкие (0,14% «С»)	2,47
Средней твёрдости (0,35% «С»)	2,40
Твёрдые (0,75% «С»)	2,31
Марганцовистые (10-14% Mn)	2,5-3,85
Кислотоупорная	2,74
Высокохромистая	1,6
Жароупорная	1,8-2,2

При затруднённой усадке учитывается механическое торможение усадки, т.е. сопротивление материалов литейной формы, стержней, выступающих частей отливки нормальному протеканию процесса усадки. Неравномерное охлаждение частей отливки с различной толщиной стенки вызывает термическое торможение усадки.

Схемы конструкций отливок, дающих свободную и затрудненную усадку:

1. Со свободной усадкой:

2. С механическим торможением усадки:

3. С термическим торможением усадки:

4. С механическим и термическим торможением усадки:

Конструкционные литые стали (15Л – 55Л ГОСТ 977-65) в основном имеют жидкотекучесть среднюю, к литейным трещинам мало склонны.

Низколегированные и среднелегированные литые стали (ГОСТ 7832-65) имеют жидкотекучесть удовлетворительную, слабо склонны к образованию литейных трещин.